(57)【要約】  【課題】比較的簡単な装置により海水又は水等から純度の高い真水を生成でき、メンテナンスも容易な太陽光発電利用の真水生成装置を提供する。  【解決手段】太陽電池１１で発電した電力により圧縮機１２を作動させ、冷凍サイクルを介して温熱エネルギーと冷熱エネルギーとを発生させる。温熱エネルギーは加熱タンク２０内に設けられた加熱手段１３に送り込んで、加熱タンク２０内に収納されている例えば海水１４を加熱して水蒸気を発生させる。加熱タンク２０内で発生した水蒸気は、連通管２２を介して冷却タンク２１内に流入させる。前記冷熱エネルギーは冷却タンク２１内に設けられた冷却手段１５に送り込んで、冷却タンク２０内に流入した水蒸気を冷却して水滴を発生させる。冷却タンク２０内で発生した水滴は、冷却タンク２０の内底部に真水１６として溜めることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、この太陽電池により発電された電力により作動する圧縮機と、この圧縮機により二酸化炭素冷媒を介して温熱エネルギーを生成する加熱手段と、前記圧縮機により二酸化炭素冷媒を介して冷熱エネルギーを生成する冷却手段とを備え、前記加熱手段で海水又は水を加熱して水分を蒸発させると共に、前記冷却手段でその蒸発した水分を冷やして真水を生成することを特徴とする太陽光発電利用の真水生成装置。
【請求項２】
前記加熱手段は減圧手段を備え、加熱手段の温度が１００℃を下回る時に減圧することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電利用の真水生成装置。
【請求項３】
前記真水を生成する装置が船舶に組み込まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電利用の真水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱発電を利用して海水又は濁り水等から真水を生成できるようにした太陽光発電利用の真水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給水設備のないような土地や地域で、或は海上を航行する船舶等で飲料水が切れたり不足したりする場合には非常事態となる。給水設備のないような土地や地域で、例えば濁り水から真水を得るには粒子の異なる砂や粘土で形成したフィルタでろ過する手段が広く知られている。又、海上を航行する船舶等で或は地上で海水から真水を生成する手段は、従来例えば特許文献１、特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１９６３８号公報
【特許文献２】特開平９−７５６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように濁り水をフィルタでろ過して真水を生成する場合には、純度の高い水が得られにくい欠点があり、又海水から真水を生成する場合には、構成要素の多い複雑な構造の装置を必要とし、或は特殊な浸透膜を必要とする等の問題がある。更に、このような場合には、フィルタや特殊な浸透膜を交換しなければならず、メンテナンス上も厄介である。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の諸問題を解決するためになされ、比較的簡単な装置により海水又は水等から純度の高い真水を生成でき、メンテナンスも容易な太陽光発電利用の真水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、太陽電池と、この太陽電池により発電された電力により作動する圧縮機と、この圧縮機により二酸化炭素冷媒を介して温熱エネルギーを生成する加熱手段と、前記圧縮機により二酸化炭素冷媒を介して冷熱エネルギーを生成する冷却手段とを備え、前記加熱手段で海水又は水を加熱して水分を蒸発させると共に、前記冷却手段でその蒸発した水分を冷やして真水を生成する太陽光発電利用の真水生成装置を特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の太陽光発電利用の真水生成装置において、前記加熱手段は減圧手段を備え、加熱手段の温度が１００℃を下回る時に減圧することを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３は、請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電利用の真水生成装置において、前記真水を生成する装置が船舶に組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記請求項１の太陽光発電利用の真水生成装置によれば、太陽電池で発電した電力で圧縮機を作動させ、圧縮した二酸化炭素冷媒を加熱手段と冷却手段とに供給し、加熱手段では温熱エネルギーを発生させ、海水又は水を加熱して水分を蒸発させ、冷却手段では冷熱エネルギーを発生させ、蒸発した水分を冷やして純度の高い真水を生成することができる。この真水生成装置は、商用電源のない場所で使用することができ、比較的簡単な装置であってメンテナンスも容易である。又、二酸化炭素冷媒が用いられるため高効率であり、自然冷媒であるから環境にやさしく、毒性がなく、非可燃性であることから安全に使用することができる。
【０００９】
上記請求項２の太陽光発電利用の真水生成装置によれば、加熱手段で海水又は水の水分を蒸発させる際に、温度が１００℃未満の時に減圧することで水蒸発の発生を促進させることができる。これにより、真水生成量を増大させると共にその生成効率を高めることができる。
【００１０】
上記請求項３の太陽光発電利用の真水生成装置によれば、真水生成装置が船舶に組み込まれているため、例えば太平洋横断のように、長期にわたる航海においても、真水生成により飲料水等の確保ができ、大量の水を船舶に積み込む必要がない。又、海水を、蒸発した水の凝縮（冷却）のために使用しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置で海水から真水を生成する原理を模式的に示す説明図である。図２は、本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、１は公知の太陽電池であり、この太陽電池１で発電した電力により圧縮機２を作動させ、図示しない冷凍サイクルを介して加熱手段３で海水４を加熱して水分を蒸発させ、且つ冷却手段５で水蒸気を冷やして液化し、真水６を生成することができる。
【００１３】
上記太陽電池１で発電される電力は直流であるため、圧縮機２は直流電力で駆動する電動機を用いるが、これに限定されるものではない。交流電力で駆動する電動機を用いる圧縮機の場合には、太陽電池１と圧縮機２との間にインバータ（図略）を接続して交流に変換すればよい。
【００１４】
この場合、冷凍サイクルは、圧縮機と、ガスクーラと、膨張弁と、蒸発器とを閉ループに接続して回路構成され、圧縮機で二酸化炭素冷媒を圧縮し、次いでガスクーラで冷却し、膨張弁で減圧した後に蒸発器で気化し、二酸化炭素冷媒を圧縮機に戻すサイクルを繰り返す。冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素冷媒を使用すると、他の冷媒に比して高効率であり、且つ自然冷媒であるから環境にやさしく、毒性がなく、非可燃性であるため安全に使用することができる。
【００１５】
この冷凍サイクルにおいて、ガスクーラでは温熱エネルギーが発生し、蒸発器では冷熱エネルギーが発生する。そして、ガスクーラで発生する温熱エネルギーを前記加熱手段３の温熱源として利用し、蒸発器で発生する冷熱エネルギーを前記冷却手段５の冷熱源として利用する。
【００１６】
前記加熱手段３に対して熱伝導性の良好な材料からなる容器７を設け、この容器７内に例えば海水４を収容して加熱手段３により加熱する。又、冷却手段５に対して冷却板８を下向きに傾斜させて設け、海水４から蒸発した水蒸気を冷却板８の下面に当てて冷却し、水滴となった真水６を冷却板８に沿って流下させる。冷却板８の下端から滴下する水滴をタンク９で受ければ、このタンク９内に真水６を収納することができる。図示は省略したが、上記容器７は箱体で囲って高温雰囲気を形成し、冷却板８も別の箱体で囲って低温雰囲気を形成し、容器７側の箱体上部と冷却板８側の箱体下部とを連通管（図略）を介して連結すると好ましい。尚、海水４に限らず水（雨水や不純物を含んだ水）等からも真水を生成することができる。
【００１７】
図２は、本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置を船舶用に適用した実施形態を示すもので、太陽電池１１と、この太陽電池１１により発電した電力により作動する圧縮機１２と、加熱タンク２０と、冷却タンク２１とを備え、加熱タンク２０内には加熱手段１３を配設し、冷却タンク２１には冷却手段１５を配設し、加熱タンク２０と冷却タンク２１は連通管２２を介して連結してある。
【００１８】
上記圧縮機１２が作動すると、図示しない冷凍サイクルにおいて、圧縮機で二酸化炭素冷媒が圧縮され、次いでガスクーラで冷却され、膨張弁で減圧された後に蒸発器で気化され、二酸化炭素冷媒は圧縮機に戻されるサイクルが繰り返し行われる。前記のように冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素冷媒を使用すると、他の冷媒に比して高効率であり、且つ自然冷媒であるから環境にやさしく、毒性がなく、非可燃性であるため安全に使用することができる。
【００１９】
この冷凍サイクルにおいて、ガスクーラでは冷却に伴って温熱エネルギーが発生し、蒸発器では気化に伴って冷熱エネルギーが発生する。そして、ガスクーラで発生する温熱エネルギーを前記加熱手段１３の温熱源として利用し、蒸発器で発生する冷熱エネルギーを前記冷却手段１５の冷熱源として利用する。
【００２０】
この場合、図示しない第１の熱交換器と加熱手段１３とが第１の連結管２３にて接続されており、熱媒体を循環させることで加熱タンク２０内に収納されている例えば海水１４を加熱して水蒸気を発生させることができる。熱媒体は第１の熱交換器において、前記ガスクーラで発生する温熱エネルギーと熱交換することで加熱され、この加熱された熱媒体は第１の連結管２３を介して加熱手段１３に流入し海水１４と熱交換することで加熱された後、第１の熱交換器に戻る。つまり、熱媒体は第１の熱交換器と加熱手段１３との間を循環しながら海水１４を加熱し続ける。
【００２１】
加熱タンク２０内で海水１４から蒸発した水蒸気は、前記連通管２２を通って冷却タンク２１内に流入する。この場合、図示しない第２の熱交換器と冷却手段１５とが第２の連結管２４にて接続されており、冷媒体を循環させることで冷却タンク２１内に流入する水蒸気を冷却して水滴を発生させる。冷媒体は第２の熱交換器において、前記蒸発器で発生する冷熱エネルギーと熱交換することで冷却され、この冷却された冷媒体は第２の連結管２４を介して冷却手段１５に流入し水蒸気と熱交換することで冷却された後、第２の熱交換器に戻る。つまり、冷媒体は第２の熱交換器と冷却手段１５との間を循環しながら水蒸気を冷却し続ける。
【００２２】
冷却タンク２１で冷やされて発生した水滴は、冷却タンク２１の内底部に真水１６となって溜まる。この冷却タンク２１の下端部に例えば水栓（図略）を取り付けておけば、冷却タンク２１から真水１６を取り出すことができる。
【００２３】
この真水生成装置は、船舶用に限定されることなく他の用途としても使用することができ、又海水からのみならず水等から真水を生成する装置として広く適用することが可能である。尚、本装置における太陽電池として、折り畳み式や巻取り式のものを用いれば、運搬が楽になるため可搬性も増す。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、小型コンパクトの真水生成装置を簡単に作製することが可能であり、且つ太陽電池で発電することにより自然環境の下で海水又は水等から真水を生成する装置として広範囲に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置で海水から真水を生成する原理を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明に係る太陽光発電利用の真水生成装置を船舶用に適用した実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  太陽電池
２  圧縮機
３  加熱手段
４  海水
５  冷却手段
６  真水
７  容器
８  冷却板
９  タンク
１１  太陽電池
１２  圧縮機
１３  加熱手段
１４  海水
１５  冷却手段
１６  真水
２０  加熱タンク
２１  冷却タンク
２２  連通管
２３  第１の連結管
２４  第２の連結管
【図１】
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【図２】
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